DE112008001105B4 - Ball screw and method of making the same - Google Patents

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Abstract

Kugelumlaufspindel, aufweisend:
- eine Mutter (1), die an ihrem Innenumfang (1a) mit einer wendelförmigen Kugelrollnut (2) ausgebildet ist;
- eine Spindelwelle (3), die an ihrem Außenumfang (3a) mit einer wendelförmigen Kugelrollnut (4) ausgebildet ist und in die Mutter (1) eingeführt ist; und
- eine Anzahl von Kugeln (7), die innerhalb eines Kugelrolldurchgangs, der durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute (2) bzw. (4) der Mutter (1) bzw. der Spindelwelle (3) ausgebildet ist, rollbar enthalten sind,
wobei die Mutter (1) aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt ist, und dass die Kugelrollnut (2) ohne jegliche Nachbearbeitung durch Schneiden ausgebildet und durch Vakuumaufkohlen oberflächengehärtet ist,
dadurch gekennzeichnet, das s
die Spindelwelle (3) aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt ist und die Kugelrollnut (4) durch Walzen ausgebildet und durch Vakuumaufkohlen ohne jede Nachbearbeitung oberflächengehärtet ist.

Figure DE112008001105B4_0000
Ball screw, comprising:
a nut (1) formed on its inner periphery (1a) with a helical ball rolling groove (2);
- A spindle shaft (3) which is formed on its outer periphery (3a) with a helical ball rolling groove (4) and in the nut (1) is inserted; and
a number of balls (7) rollably contained within a ball rolling passage formed by oppositely disposed helical ball rolling grooves (2) and (4) of the nut (1) and the spindle shaft (3), respectively;
wherein the nut (1) is made of case hardened steel, and that the ball rolling groove (2) is formed by cutting without any post processing and surface hardened by vacuum carburizing,
characterized in that s
the spindle shaft (3) is made of case hardened steel and the ball rolling groove (4) is formed by rolling and surface hardened by vacuum carburizing without any post processing.
Figure DE112008001105B4_0000

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindel, die mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet ist, in der eine große Anzahl von Kugeln rollen, zur Benutzung für eine Servolenkungsvorrichtung, ein elektrisches Stellglied usw., und ein Verfahren zum Herstellen derselben.The present invention relates to a ball screw formed with a helical ball rolling groove in which a large number of balls roll for use for a power steering device, an electric actuator, etc., and a method of manufacturing the same.

BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIKDESCRIPTION OF THE PRIOR ART

Die Kugelumlaufspindel ist ein mechanisches Element, das eine Kugelumlaufspindelwelle, die an ihrem Außenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet ist, eine Kugelumlaufspindelmutter, die an ihrem Innenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet ist, und eine Anzahl von Kugeln umfasst, welche innerhalb eines Kugelrolldurchgangs, der durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute ausgebildet ist, rollbar enthalten sind, und dazu geeignet ist, eine Drehbewegung einer Kugelumlaufspindelwelle oder einer Kugelumlaufspindelmutter in eine axiale Translationsbewegung der Kugelumlaufspindelmutter oder der Kugelumlaufspindelwelle umzuwandeln.The ball screw is a mechanical element comprising a ball screw shaft formed on its outer circumference with a helical ball rolling groove, a ball screw nut formed on its inner circumference with a helical ball rolling groove, and a number of balls formed within a ball rolling passage passing through is arranged to be rollable, and is adapted to convert a rotational movement of a ball screw shaft or a ball screw nut in an axial translational movement of the ball screw nut or the ball screw shaft.

Gewöhnlich ist die Kugelrollnut der Kugelumlaufspindelmutter an ihrem Innenumfang durch Schneiden und Schleifen ausgebildet. Das heißt, zunächst wird eine vorbereitete Bohrung in einem Rohling durch Bohren ausgebildet und die wendelförmige Kugelrollnut am Umfang der vorbereiteten Bohrung durch Schneiden unter Benutzung eines Drehmeißels ausgebildet. Dann wird nach dem Durchführen einer Wärmebehandlung, wie etwa Aufkohlen, ein Außenumfang des Rohlings mit einer Rundschleifmaschine geschliffen, und schließlich wird die Oberfläche der Kugelrollnut, die durch Schneiden ausgebildet ist, unter Benutzung eines Schleifsteins geschliffen.Usually, the ball rolling groove of the ball screw nut is formed on its inner circumference by cutting and grinding. That is, first, a prepared hole is formed in a blank by drilling, and the helical ball rolling groove is formed on the periphery of the prepared hole by cutting using a turning tool. Then, after performing a heat treatment such as carburizing, an outer periphery of the blank is ground with a cylindrical grinder, and finally the surface of the ball rolling groove formed by cutting is ground using a grindstone.

In letzter Zeit wurden für eine Kugelumlaufspindel zum Gebrauch in Stellgliedern von Kraftfahrzeugen verschiedene Arten von Kugelumlaufspindeln vorgeschlagen, um den Forderungen nach einer Preissenkung für Kugelumlaufspindeln zu genügen. Wie in 7 gezeigt, wurde ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens einer Kugelumlaufspindelmutter vorgeschlagen, umfassend einen Schritt des Bohrens eines vorgegebenen Innenumfangs (Bohrung) in der Mitte eines Rohlings (Schritt P1), einen Schritt des Fertigbearbeitens von Außen- und Innenumfängen des Rohlings unter Benutzung eines Drehmeißels (Schritt P2), einen Schritt des Einführens eines Gewindeschneidewerkzeugs in den Innenumfang und Schneidens der Kugelrollnut darin (Schritt P3), einen Schritt des Wärmebehandelns (Aufkohlens) der Kugelrollnut zum Ausbilden einer vorgegebenen gehärteten Schicht (Schritt P4) und einen Schritt des Kugelstrahlens unter Benutzung von Stahlkugeln nach der Wärmebehandlung (Schritt P5).Recently, various types of ballscrews have been proposed for a ball screw for use in automotive actuators in order to meet the demands for a ball screw reduction. As in 7 An example of a manufacturing method of a ball screw nut has been proposed, comprising a step of boring a predetermined inner periphery (bore) in the center of a blank (step P1 ), a step of finishing outer and inner peripheries of the blank using a turning tool (step P2 ), a step of inserting a tapping tool into the inner circumference and cutting the ball rolling groove therein (step P3 ), a step of heat treating (carburizing) the ball rolling groove to form a predetermined hardened layer (step P4 ) and a step of shot peening using steel balls after the heat treatment (step P5 ).

Der Einsatz dieses Herstellungsverfahrens des Stands der Technik macht es unnötig, das Schleifen der Kugelrollnut unter Benutzung einer herkömmlichen Schleifscheibe durchzuführen, und ermöglicht dadurch, die Herstellungskosten zu senken. Zudem ermöglicht er außerdem, die Erzeugung abnormaler Schichten, wie etwa einer Korngrenzenoxidationschicht, auf der Oberfläche der Kugelrollnut durch Nutzung des Kugelstrahlvorgangs auszuschließen und Oberflächenmerkmale, wie etwa Oberflächenhärte und restliche Druckbeanspruchung usw., zu verbessern, wodurch Einwirkungen auf die Lebensdauer einer Kugelumlaufspindel genommen sind.The use of this prior art manufacturing method makes it unnecessary to perform the grinding of the ball rolling groove using a conventional grinding wheel, thereby making it possible to reduce the manufacturing cost. In addition, it also makes it possible to eliminate the generation of abnormal layers such as a grain boundary oxidation layer on the surface of the ball rolling groove by using the shot peening process and to improve surface characteristics such as surface hardness and residual compressive stress, etc., thereby affecting the life of a ball screw.

Patentschrift 1: Japanische Patentauslegeschrift Nr. 90570/2005 .Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 90570/2005 ,

Aus einem weiteren Dokument, der US 2005/0 172 487 A1 , ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kugelumlaufspindel bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Kugelrollnut der Mutter nach dem Schneiden durch Aufkohlen (ohne Vakuum) und anschließendem Elektropolieren oberflächenbehandelt.From another document, the US 2005/0172487 A1 , a method of manufacturing a ball screw is known. In this process, the ball rolling groove of the nut is surface treated after cutting by carburizing (without vacuum) followed by electropolishing.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEMEPROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION

Es besteht jedoch das Problem, dass ein Bereich in der Kugelrollnut erzeugt wäre, der nicht direkt durch Medien wie etwa Stahlkugeln getroffen würde, die bei dem Kugelstrahlvorgang bei dessen Durchführung benutzt werden, wie in 8 schematisch gezeigt. Es ist daher notwendig, Medien wieder unter Umkehrung der Auswurfrichtung auszuwerfen. Dieser zusätzliche Auswurfvorgang erhöht nicht nur die Herstellungskosten, sondern bewirkt außerdem Unterschiede in den Oberflächenmerkmalen zwischen Bereichen, die zweimal bzw. einmal von Medien getroffen werden, und dadurch eine Minderung der Genauigkeit der Kugelrollnut.However, there is a problem that an area would be generated in the ball rolling groove which would not be hit directly by media such as steel balls used in the shot peening operation as in FIG 8th shown schematically. It is therefore necessary to eject media again by reversing the direction of ejection. This additional ejection process not only increases the manufacturing costs, but also causes differences in the surface features between areas hit twice or once by media, thereby reducing the accuracy of the ball rolling groove.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kugelumlaufspindel und ein Verfahren zum Herstellen derselben bereitzustellen, das die Erzeugung einer Korngrenzenoxidationsschicht reduzieren kann und eine verbesserte Beständigkeit aufweist.It is therefore an object of the present invention to provide a ball screw and a method of manufacturing the same which can reduce generation of a grain boundary oxidation layer and have improved durability.

MITTEL ZUR PROBLEMLÖSUNGMEANS OF TROUBLESHOOTING

Zum Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist gemäß der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 eine Kugelumlaufspindel bereitgestellt, aufweisend eine Mutter, die an ihrem Innenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet ist; eine Spindelwelle, die an ihrem Außenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet ist und in die Mutter eingeführt ist; und eine Anzahl von Kugeln, die innerhalb eines Kugelrolldurchgangs, der durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute der Mutter bzw. der Spindelwelle ausgebildet ist, rollbar enthalten sind, wobei die Mutter aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt ist, und dass die Kugelrollnut ohne jegliche Nachbearbeitung durch Schneiden ausgebildet und durch Vakuumaufkohlen oberflächengehärtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelwelle aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt ist und die Kugelrollnut durch Walzen ausgebildet und durch Vakuumaufkohlen ohne jede Nachbearbeitung oberflächengehärtet ist.To achieve the object of the present invention, according to the present invention as claimed in claim 1, there is provided a ball screw comprising: a nut formed with a helical ball rolling groove on its inner circumference; a spindle shaft formed on its outer periphery with a helical ball rolling groove and inserted into the nut; and a number of balls rollably contained within a ball rolling passage formed by oppositely disposed helical ball rolling grooves of the nut and the spindle shaft, respectively, the nut being made of case hardened steel, and the ball rolling groove formed by cutting without any post processing and surface hardened by vacuum carburizing, characterized in that the spindle shaft is made of case hardened steel and the ball rolling groove is formed by rolling and surface hardened by vacuum carburizing without any post processing.

Gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ist es, da die Mutter aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt ist und die Kugelrollnut ohne jegliche Nachbearbeitung durch Schneiden ausgebildet und durch Vakuumaufkohlen oberflächengehärtet ist, möglich, einen Oberflächenzustand mit weiß-silberner Farbe nach der Härtungsbehandlung ähnlich wie vor der Härtungsbehandlung beizubehalten und Oxidationskomponenten abzusondern. Dadurch ist keine abnormale Oberflächenstruktur und erweichte Schicht unter Unterdrückung der Erzeugung der Korngrenzenschicht im Vergleich zu gebräuchlichem Gasaufkohlen erzeugt. Dementsprechend ist es möglich, eine Kugelumlaufspindel bereitzustellen, deren Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit verbessert ist und die eine ausgezeichnete Beständigkeit aufweist.According to claim 1 of the present invention, since the nut is made of case hardened steel and the ball rolling groove is formed by cutting without any post-processing and surface hardened by vacuum carburizing, it is possible to maintain a white-silver color surface state after the hardening treatment similarly as before the hardening treatment and to separate out oxidation components. As a result, no abnormal surface structure and softened layer are generated while suppressing generation of the grain boundary layer as compared with conventional gas carburizing. Accordingly, it is possible to provide a ball screw whose fatigue and wear resistance is improved and which has excellent durability.

Es ist in Anspruch 1 definiert, dass die Spindelwelle aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt ist, und dass die Kugelrollnut durch Walzen ausgebildet und durch Vakuumaufkohlen ohne jede Nachbearbeitung oberflächengehärtet ist. Dies macht es möglich, eine Kugelumlaufspindel bereitzustellen, deren Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit verbessert ist und die eine ausgezeichnete Beständigkeit aufweist.It is defined in claim 1 that the spindle shaft is made of case hardened steel, and that the ball rolling groove is formed by rolling and surface hardened by vacuum carburizing without any post processing. This makes it possible to provide a ball screw whose fatigue and wear resistance is improved and which has excellent durability.

Gemäß Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung besteht ein Verfahren zum Herstellen einer Kugelumlaufspindel, aufweisend eine Mutter, die an ihrem Innenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet wird; eine Spindelwelle, die an ihrem Außenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet wird und in die Mutter eingeführt wird; und eine Anzahl von Kugeln, die innerhalb eines Kugelrolldurchgangs, der durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute der Mutter bzw. der Spindelwelle ausgebildet wird, rollbar enthalten sind, wobei die Mutter aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt wird, und dass die Kugelrollnut durch Schritte des Schneidens unter Benutzung eines universellen Drehmeißels und des Vakuumaufkohlens ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtgestaltung der Kugelrollnut unter Benutzung eines universellen Drehmeißels mit einer Schneidkante, deren Spitzenradius kleiner als ein Krümmungsradius der Kugelrollnut ist, durch Bewegen des universellen Drehmeißels mehrmals um eine wirksame Länge der Kugelrollnut und durch anschließendes jeweiliges Verschieben des Bewegungspfads des universellen Drehmeißels entlang einer Kreisbogenrichtung einer Querschnittgestaltung der Kugelrollnut ausgebildet wird.According to claim 2 of the present invention, there is a method of manufacturing a ball screw comprising a nut formed on its inner circumference with a helical ball rolling groove; a spindle shaft formed on its outer periphery with a helical ball rolling groove and inserted into the nut; and a number of balls rollably contained within a ball rolling passage formed by oppositely disposed helical ball rolling grooves of the nut and the spindle shaft, respectively, the nut being made of case hardened steel, and the ball rolling groove by use of cutting steps a universal turning tool and vacuum carburizing, characterized in that an overall design of the ball rolling groove using a universal turning tool having a cutting edge whose tip radius is smaller than a radius of curvature of Kugelrollnut by moving the universal turning tool several times an effective length of Kugelrollnut and through subsequent respective displacement of the movement path of the universal turning tool along a circular arc direction of a cross-sectional configuration of the ball rolling groove is formed.

Der Einsatz des Verfahrens der vorliegenden Erfindung macht es möglich, die Erzeugung einer abnormalen Oberflächenstruktur, wie etwa Korngrenzenoxidationsschicht und erweichte Schicht, im Vergleich zu gebräuchlichem Gasaufkohlen zu unterdrücken und dadurch die Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit zu verbessern. Zudem ermöglicht das Kugelstrahlen, das nach der Wärmebehandlung durchgeführt wird, Vorgänge zum Verbessern der Rauheit und Ausüben restlicher Druckbeanspruchung auszuschließen und dadurch stabile Qualität zu erhalten und Gesamtkosten herabzusetzen.The use of the method of the present invention makes it possible to suppress the generation of an abnormal surface structure, such as grain boundary oxidation layer and softened layer, compared to common gas carburizing, thereby improving the fatigue and wear resistance. In addition, the shot peening performed after the heat treatment enables operations for improving the roughness and exerting residual compressive stress, thereby obtaining stable quality and lowering the overall cost.

Es ist in Anspruch 2 definiert, dass eine Gesamtgestaltung der Kugelrollnut unter Benutzung eines universellen Drehmeißels mit einer Schneidkante, deren Spitzenradius kleiner als ein Krümmungsradius der Kugelrollnut ist, durch Bewegen des universellen Drehmeißels mehrmals um eine wirksame Länge der Kugelrollnut und durch anschließendes jeweiliges Verschieben des Bewegungspfads des universellen Drehmeißels entlang einer Kreisbogenrichtung einer Querschnittgestaltung der Kugelrollnut ausgebildet wird. Dies macht es möglich, eine gewünschte Dimension und Genauigkeit und eine gute Rauheit zu gewährleisten und einen Schleif- oder Schneidvorgang nach der Wärmebehandlung auszuschließen und dadurch die Herstellungskosten zu senken.It is defined in claim 2 that an overall configuration of the ball rolling groove using a universal turning tool having a cutting edge whose tip radius is smaller than a radius of curvature of the ball rolling groove by moving the universal turning tool several times an effective length of the ball rolling groove and thereafter respectively shifting the movement path the universal turning tool is formed along a circular arc direction of a cross-sectional configuration of the ball rolling groove. This makes it is possible to ensure a desired dimension and accuracy and a good roughness and to exclude a grinding or cutting operation after the heat treatment, thereby reducing the manufacturing cost.

Es ist außerdem bevorzugt, wie in Anspruch 3 definiert, dass die Kugelrollnut durch Abstrahlen oder eine Tumblerbehandlung nach dem Vakuumaufkohlen bearbeitet wird. Dies macht es möglich, Grate, die durch einen Schneidvorgang in der Kugelrollnut erzeugt sind, wirksam zu beseitigen.It is also preferable, as defined in claim 3, that the ball rolling groove be processed by blasting or a tumble treatment after vacuum carburizing. This makes it possible to effectively eliminate burrs generated by a cutting operation in the ball rolling groove.

AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNGIMPACT OF THE INVENTION

Gemäß der Kugelumlaufspindel der vorliegenden Erfindung ist es, da sie eine Mutter, die an ihrem Innenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet ist; eine Spindelwelle, die an ihrem Außenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet ist und in die Mutter eingeführt ist; und eine Anzahl von Kugeln umfasst, die innerhalb eines Kugelrolldurchgangs, der durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute der Mutter bzw. der Spindelwelle ausgebildet ist, rollbar enthalten sind, wobei die Mutter aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt ist, und dass die Kugelrollnut ohne jegliche Nachbearbeitung durch Schneiden ausgebildet und durch Vakuumaufkohlen oberflächengehärtet ist, möglich, einen Oberflächenzustand mit weiß-silberner Farbe nach der Härtungsbehandlung ähnlich wie vor der Härtungsbehandlung beizubehalten und Oxidationskomponenten abzusondern. Dadurch ist keine abnormale Oberflächenstruktur und erweichte Schicht unter Unterdrückung der Erzeugung der Korngrenzenschicht im Vergleich zu gebräuchlichem Gasaufkohlen erzeugt. Dementsprechend ist es möglich, eine Kugelumlaufspindel bereitzustellen, deren Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit verbessert ist und die eine ausgezeichnete Beständigkeit aufweist.According to the ball screw of the present invention, since it is a nut formed on its inner circumference with a helical ball rolling groove; a spindle shaft formed on its outer periphery with a helical ball rolling groove and inserted into the nut; and a number of balls rollably contained within a ball rolling passage formed by oppositely disposed helical ball rolling grooves of the nut and the spindle shaft, respectively, the nut being made of case hardened steel and the ball rolling groove being cut without any post-processing and surface hardened by vacuum carburizing, it is possible to maintain a white-silver color surface state after the hardening treatment similarly as before the hardening treatment and to segregate oxidation components. As a result, no abnormal surface structure and softened layer are generated while suppressing generation of the grain boundary layer as compared with conventional gas carburizing. Accordingly, it is possible to provide a ball screw whose fatigue and wear resistance is improved and which has excellent durability.

Außerdem ist es gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Kugelumlaufspindel der vorliegenden Erfindung, da es eine Mutter, die an ihrem Innenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet wird; eine Spindelwelle, die an ihrem Außenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet wird und in die Mutter eingeführt wird; und eine Anzahl von Kugeln umfasst, die innerhalb eines Kugelrolldurchgangs, der durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute der Mutter bzw. der Spindelwelle ausgebildet ist, rollbar enthalten sind, wobei die Mutter aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt wird, und dass die Kugelrollnut durch Schritte des Schneidens unter Benutzung eines universellen Drehmeißels und des Vakuumaufkohlens ausgebildet wird, möglich, die Erzeugung einer abnormalen Oberflächenstruktur, wie etwa Korngrenzenoxidationsschicht und erweichte Schicht, im Vergleich zu gebräuchlichem Gasaufkohlen zu unterdrücken und dadurch die Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit zu verbessern. Zudem ermöglicht das Kugelstrahlen, das nach der Wärmebehandlung durchgeführt wird, Vorgänge zum Verbessern der Rauheit und Ausüben restlicher Druckbeanspruchung auszuschließen und dadurch stabile Qualität zu erhalten und Gesamtkosten herabzusetzen.Moreover, according to the method of manufacturing a ball screw of the present invention, since it is a nut formed on its inner circumference with a helical ball rolling groove; a spindle shaft formed on its outer periphery with a helical ball rolling groove and inserted into the nut; and a number of balls rollably contained within a ball rolling passage formed by oppositely disposed helical ball rolling grooves of the nut and the spindle shaft, respectively, the nut being made of case hardened steel, and the ball rolling groove being formed by cutting steps By using a universal turning tool and vacuum carburizing, it is possible to suppress the generation of an abnormal surface structure such as grain boundary oxidation layer and softened layer as compared with common gas carburizing, thereby improving the fatigue and wear resistance. In addition, the shot peening performed after the heat treatment enables operations for improving the roughness and exerting residual compressive stress, thereby obtaining stable quality and lowering the overall cost.

BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNGBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Die beste Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kugelumlaufspindel, umfassend eine Mutter, die an ihrem Innenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet wird; eine Spindelwelle, die an ihrem Außenumfang mit einer wendelförmigen Kugelrollnut ausgebildet wird und in die Mutter eingeführt wird; und eine Anzahl von Kugeln, die innerhalb eines Kugelrolldurchgangs, der durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute der Mutter bzw. der Spindelwelle ausgebildet wird, rollbar enthalten sind, wobei die Mutter aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt wird, und dass das Verfahren Schritte des Bohrens eines vorgegebenen Innenumfangs in der Mitte eines Rohlings durch Bohren desselben, Fertigbearbeitens von Außen- und Innenumfang des Rohlings unter Benutzung eines Drehmeißels, Punktdrehens der Kugelrollnut unter Benutzung des universellen Drehmeißels, Vakuumaufkohlens des gedrehten Werkstücks und schließlich Abstrahlens der Kugelrollnut umfasst.The best mode of carrying out the present invention is a method of manufacturing a ball screw comprising a nut formed on its inner circumference with a helical ball rolling groove; a spindle shaft formed on its outer periphery with a helical ball rolling groove and inserted into the nut; and a number of balls rollably contained within a ball rolling passage formed by oppositely disposed helical ball rolling grooves of the nut and the spindle shaft, respectively, the nut being made of case hardened steel, and the method comprising steps of boring a predetermined inner circumference in the center of a blank by drilling the same, finishing outer and inner circumference of the blank using a turning tool, spot turning the ball rolling groove using the universal turning tool, vacuum carburizing the turned workpiece, and finally radiating the ball rolling groove.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMPREFERRED EMBODIMENT

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen detailliert beschrieben.A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to accompanying drawings.

1 ist eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform einer Kugelumlaufspindel der vorliegenden Erfindung. 1 Fig. 3 is a longitudinal sectional view of one embodiment of a ball screw of the present invention.

Die Kugelumlaufspindel umfasst eine Mutter 1, die an ihrem Innenumfang 1a mit einer wendelförmigen Kugelrollnut 2 ausgebildet ist, eine Spindelwelle 3, die an ihrem Außenumfang 3a mit einer wendelförmigen Kugelrollnut 4 ausgebildet ist und in die Mutter 1 eingeführt ist, ein Brückenglied 6, das mit einem Kugelrolldurchgang durch gegenüberliegend angeordnete Spindelnute 2, 4, und einer Verbindungsnut 5 ausgebildet ist, welche Kugelrollnute 2 der Mutter 1 verbindet, und eine Anzahl von Kugeln 7, die rollbar innerhalb eines Kugelrolldurchgangs gehalten sind, welcher durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute 2, 4 ausgebildet ist. Die Kugeln 7 können endlos durch das Brückenglied 6 zirkuliert werden.The ball screw includes a nut 1 on its inner circumference 1a with a helical ball rolling groove 2 is formed, a spindle shaft 3 on the outer circumference 3a with a helical ball rolling 4 is trained and in the mother 1 is introduced, a bridge link 6 that with a ball rolling through oppositely arranged spindle grooves 2 . 4 , and a connection groove 5 is formed, which Kugelrollnute 2 mother 1 connects, and a number of bullets 7 which are rollably supported within a ball rolling passage formed by oppositely disposed helical ball rolling grooves 2 . 4 is trained. The balls 7 can be endless through the bridge link 6 be circulated.

Die Mutter 1 und die Spindelwelle 3 sind aus einsatzgehärtetem Stahl, wie etwa SCM430 usw., hergestellt und mit Kugelrollnuten 2, 4 durch einen Punktdrehvorgang unter Benutzung eines universellen Drehmeißels 8 ausgebildet, der später detaillierter beschrieben wird. Das Kugelzirkulierungssystem ist nicht auf die Brückengliedart beschränkt, und daher kann eine Rückführröhrenart oder eine Endabdeckungsart in Benutzung sein.The mother 1 and the spindle shaft 3 are made of case hardened steel, such as SCM430, etc., and with ball rolling grooves 2 . 4 by a point turning operation using a universal turning tool 8th formed, which will be described later in more detail. The ball circulation system is not limited to the bridge member type, and therefore, a return tube type or an end cover type may be in use.

Die Kugelrollnute 2, 4 sind als sogenannte Spitzbogennute ausgebildet, die durch eine Kombination aus zwei Kreisbögen mit einem geringfügig größeren Krümmungsradius als der Radius der Kugeln 7 ausgebildet sind. Die Querschnittsgestaltung der Kugelrollnute 2, 4 kann eine Kreisbogengestaltung sein. Die Spitzbogengestaltung ist jedoch vorzuziehen, da sie einen großen Kontaktwinkel an die Kugel 7 und einen kleinen axialen Spalt einrichten kann. Dies ermöglicht, eine Starrheit gegen eine axiale Belastung zu erhöhen und dadurch eine Vibration der Kugelumlaufspindel unterdrücken.The ball rolling groove 2 . 4 are formed as so-called Spitzbogennute, by a combination of two circular arcs with a slightly larger radius of curvature than the radius of the balls 7 are formed. The cross-sectional design of the ball rolling groove 2 . 4 can be a circular arc design. However, the pointed arch design is preferable because it has a large contact angle with the ball 7 and can set up a small axial gap. This makes it possible to increase a rigidity against an axial load and thereby suppress a vibration of the ball screw.

Schritte zum Herstellen der Mutter 1 der vorliegenden Erfindung sind in 2 gezeigt. Zunächst wird ein vorgegebener Innenumfang 1a durch einen Bohrer usw. in der Mitte eines zylindrischen Rohlings ausgebildet (L1). Dann wird ein Außenumfang und der Innenumfang 1a des Rohlings durch einen Drehmeißel fertigbearbeitet (L2). Dann wird ein universeller Drehmeißel 8 in den Innenumfang 1a der Mutter eingeführt und punktschneidet den Innenumfang 1a mit Grobgewinde unter Steuerung jeweiliger Phasen (L3). Dann wird der Rohling durch Vakuumaufkohlen wärmebehandelt (L4). Schließlich wird die Kugelrollnut 2 abgestrahlt (L5).Steps to make the nut 1 of the present invention are in 2 shown. First, a given inner circumference 1a formed by a drill, etc. in the middle of a cylindrical blank ( L1 ). Then an outer circumference and the inner circumference 1a of the blank finished by a turning tool ( L2 ). Then a universal turning tool 8th in the inner circumference 1a the mother introduced and punctures the inner circumference 1a with coarse thread under control of respective phases ( L3 ). Then the blank is heat treated by vacuum carburizing ( L4 ). Finally, the ball rolling groove 2 radiated ( L5 ).

Wie in 3 gezeigt, wird das Punktschneiden unter Benutzung eines universellen Drehmeißels 8 mit dem Halten eines zylindrischen Werkstücks W(1) durch ein Spindelfutter einer Drehbank (nicht gezeigt) und Drehen desselben in eine vorgegebene Richtung ausgeführt. Der universelle Drehmeißel 8 ist durch einen Halter 9 befestigt, der radial und axial verschiebbar ist. Das Schneiden wird gemäß einem sogenannten Punktschneiden unter Benutzung des universellen Drehmeißels 8 ausgeführt, dessen Schneidkante 8a einen Spitzenradius R2 aufweist, der kleiner als der Krümmungsradius R1 der Kugelrollnut 2 ist. Das heißt, die Ausbildung der Kugelrollnut 2 wird durch Bewegen des Drehmeißels 8 mehrmals um eine wirksame Länge der Kugelrollnut 2 und durch anschließendes jeweiliges Verschieben des Bewegungspfads des universellen Drehmeißels 8 entlang einer Kreisbogenrichtung einer Querschnittgestaltung der Kugelrollnut 2 ausgeführt.As in 3 shown, the point cutting is using a universal turning tool 8th with holding a cylindrical workpiece W (1) by a spindle chuck of a lathe (not shown) and rotating it in a predetermined direction. The universal turning tool 8th is through a holder 9 attached, which is radially and axially displaceable. The cutting is done according to a so-called point cutting using the universal turning tool 8th executed, the cutting edge 8a a tip radius R2 which is smaller than the radius of curvature R1 the ball rolling groove 2 is. That is, the formation of the ball rolling groove 2 is done by moving the turning tool 8th several times to an effective length of Kugelrollnut 2 and then respectively shifting the movement path of the universal turning tool 8th along a circular arc direction of a cross-sectional configuration of the ball rolling groove 2 executed.

Es wird nun der Ausbildungsvorgang der Kugelrollnut 2 unter Bezugnahme auf 4(a) bis 4(j) detailliert beschrieben.It will now be the formation process of Kugelrollnut 2 with reference to 4 (a) to 4 (j) described in detail.

4(a) zeigt ein ungesintertes Stangenglied vor dem Drehvorgang. Eine allgemeine Gestaltung der Kugelrollnut 2 wird durch die Schneidkante 8a des universellen Drehmeißels 8 durch Zuführen der Schneidkante 8a durch sukzessiv von Figur (b) bis Figur (d) zu einer axialen Mitte des Werkstücks W(1) hin ausgebildet. Durch Einrichten der Dimension des Spitzenradius R2 der Schneidkante 8a im Wesentlichen in der Nähe des Krümmungsradius R1 der Kugelrollnut 2 ist es möglich, eine allgemeine Gestaltung der Kugelrollnut 2 ohne axiales Verschieben der Schneidkante 8a zu erzielen und dadurch die Bearbeitungszeit zu reduzieren. 4 (a) shows a unsintered rod member before the turning process. A general design of the ball rolling groove 2 is through the cutting edge 8a the universal turning tool 8th by feeding the cutting edge 8a by successively from Figure (b) to Figure (d) to an axial center of the workpiece W (1) trained. By setting the dimension of the tip radius R2 the cutting edge 8a essentially near the radius of curvature R1 the ball rolling groove 2 It is possible to have a general design of the ball rolling groove 2 without axial displacement of the cutting edge 8a to achieve and thereby reduce the processing time.

Das Punktschneiden kann in einem in 4(e) gezeigten Stadium beginnen, in dem der Drehvorgang der Kugelrollnut 2 in einigem Ausmaß fortgeschritten ist. Wie in 4(e) bis 4(j) gezeigt, wird eine Gesamtgestaltung der Kugelrollnut 2 durch Bewegen der Schneidkante 8a des universellen Drehmeißels 8 mehrmals um eine wirksame Länge der Kugelrollnut 2 und durch anschließendes jeweiliges Verschieben des Bewegungspfads des universellen Drehmeißels 8 entlang einer Kreisbogenrichtung einer Querschnittgestaltung der Kugelrollnut 2 ausgebildet. In dieser Ausführungsform stört die Schneidkante 8a des universellen Drehmeißels 8 eine Kugelrollnut 2 gegenüber der Kugelrollnut 2 nicht, die auch dann bearbeitet wird, wenn die Kugelrollnut 2 die Spitzbogengestaltung aufweist, da der Spitzenradius R2 der Schneidkante 8a kleiner als ein Krümmungsradius R1 der Kugelrollnut 2 eingerichtet ist.The point cutting can be done in a 4 (e) start stage shown in which the rotation of the Kugelrollnut 2 has progressed to some extent. As in 4 (e) to 4 (j) Shown is an overall design of the ball rolling groove 2 by moving the cutting edge 8a the universal turning tool 8th several times to an effective length of Kugelrollnut 2 and then respectively shifting the movement path of the universal turning tool 8th along a circular arc direction of a cross-sectional configuration of the ball rolling groove 2 educated. In this embodiment, the cutting edge interferes 8a the universal turning tool 8th a ball rolling groove 2 opposite the ball rolling groove 2 not, which is also processed when the ball rolling groove 2 the pointed arch design has since the tip radius R2 the cutting edge 8a smaller than a radius of curvature R1 the ball rolling groove 2 is set up.

Wie in 5 gezeigt, ist eine Schulter 10 der Kugelrollnut 2 als Kreisbogengestaltung mit einem vorgegebenen Krümmungsradius „r“ ausgebildet. Die Schulter 10 wird durch denselben universellen Drehmeißel 8 ausgebildet, der zum Punktschneiden der Kugelrollnut 2 in Benutzung ist. Das heißt, die Schulter 10 wird, wie in 6 gezeigt, gleicherweise wie das Punktschneiden der Kugelrollnut 2 ausgebildet, sodass die Mitte „O“ der Krümmung auf einer Verlängerung des Spitzenradius R2 durch Verschieben des Bewegungspfads des universellen Drehmeißels 8 entlang eines zentralen geometrischen Orts „L“ des Spitzenradius R2 der Schneidkante 8a während der mehrmaligen Bewegungen angeordnet ist.As in 5 shown is a shoulder 10 the ball rolling groove 2 designed as a circular arc design with a predetermined radius of curvature "r". The shoulder 10 is made by the same universal turning tool 8th formed, the point cutting the Kugelrollnut 2 is in use. That is, the shoulder 10 will, as in 6 shown, as well as the point cutting the ball rolling groove 2 formed so that the middle "O" of curvature on an extension of the tip radius R2 by moving the movement path of the universal turning tool 8th along a central geometric location "L" of the tip radius R2 the cutting edge 8a is arranged during the repeated movements.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kugelrollnut 2 durch das Punktschneiden unter Benutzung des universellen Drehmeißels 8 ausgebildet sein, der den Spitzenradius R2 der Schneidkante 8a kleiner als den Krümmungsradius R1 der Kugelrollnut 2 aufweist, ausgebildet sein, und die Schulter 10 kann fortlaufend mit demselben universellen Drehmeißel 8 ausgebildet sein, der für das Punktschneiden der Kugelrollnut 2 benutzt ist. Dadurch ist es möglich, die Ausbildung der Kugelrollnut 2 und der Schulter 10 durch einen Punktschneideschritt zu vervollständigen und einen Übergang zwischen der Kugelrollnut 2 und der Schulter 10 glatt auszubilden. Dies ermöglicht außerdem, eine Kugelumlaufspindelmutter 1 bereitzustellen, die Verbesserung bei der gleichmäßigen Zirkulation der Kugeln 7, ausgezeichnete Betriebsfähigkeit und niedrige Herstellungskosten aufweist.According to the present invention, the ball rolling groove 2 by the point cutting using the universal turning tool 8th be formed, the the top radius R2 the cutting edge 8a smaller than the radius of curvature R1 the ball rolling groove 2 has, be formed, and the shoulder 10 can work continuously with the same universal turning tool 8th be formed, for the point cutting the Kugelrollnut 2 is used. This makes it possible to form the Kugelrollnut 2 and the shoulder 10 by a point cutting step and a transition between the ball rolling groove 2 and the shoulder 10 smooth form. This also allows a ball screw nut 1 to provide the improvement in the uniform circulation of the balls 7 , excellent operability and low production costs.

Zudem wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine gehärtete Schicht mit einer Härte von 55 bis 62 HRC durch Wärmebehandlung auf der Oberfläche der Kugelrollnut 2 nach ihrer Ausbildung durch Punktschneiden ausgebildet. Die Wärmebehandlung wird durch Vakuumaufkohlen durchgeführt, wobei Karburierung und Abschreckung unter einem Zustand mit geringerem Sauerstoff durchgeführt werden. Dies ermöglicht, einen Oberflächenzustand mit weiß-silberner Farbe nach der Härtungsbehandlung ähnlich wie vor der Härtungsbehandlung beizubehalten und Oxidationskomponenten abzusondern. Dadurch ist keine abnormale Oberflächenstruktur und erweichte Schicht unter Unterdrückung der Erzeugung der Korngrenzenschicht im Vergleich zu gebräuchlichem Gasaufkohlen erzeugt. Dementsprechend ist es möglich, eine Kugelumlaufspindel bereitzustellen, deren Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit verbessert ist und die eine ausgezeichnete Beständigkeit aufweist. Zudem ermöglicht das Kugelstrahlen, das nach der Wärmebehandlung durchgeführt wird, Vorgänge zum Verbessern der Rauheit und Ausüben restlicher Druckbeanspruchung auszuschließen und dadurch stabile Qualität zu erhalten und Gesamtkosten herabzusetzen.In addition, according to the present invention, a hardened layer having a hardness of 55 to 62 HRC is heat-treated on the surface of the ball rolling groove 2 formed after their training by point cutting. The heat treatment is carried out by vacuum carburizing, whereby carburization and quenching are carried out under a lower oxygen state. This makes it possible to maintain a white-silver color surface state after the hardening treatment similarly as before the hardening treatment and to segregate oxidation components. As a result, no abnormal surface structure and softened layer are generated while suppressing generation of the grain boundary layer as compared with conventional gas carburizing. Accordingly, it is possible to provide a ball screw whose fatigue and wear resistance is improved and which has excellent durability. In addition, the shot peening performed after the heat treatment enables operations for improving the roughness and exerting residual compressive stress, thereby obtaining stable quality and lowering the overall cost.

Ergebnisse eines Beständigkeitstests einer Kugelumlaufspindel, der vom Anmelder durchgeführt wurde, sind in Tabelle 1 und 2 gezeigt. Ein Probestück ist eine Kugelumlaufspindel mit einem Spindelwellendurchmesser von 10 mm, einer Steigung von 3 mm der Kugelrollnute 2, 4, einem Außendurchmesser von 2,0 mm der Kugel 7, einer Brückenzirkulierungsart und zwei Zirkulierungsreihen. Die Kugelrollnut 4 der Spindelwelle 3 ist durch Walzen ausgebildet und durch Aufkohlen ohne jegliche Nachbearbeitung gleicherweise wie die Kugelumlaufspindelmutter 1 gehärtet.Results of a ball screw durability test conducted by the applicant are shown in Tables 1 and 2. A test piece is a ball screw with a spindle shaft diameter of 10 mm, a pitch of 3 mm of Kugelrollnute 2 . 4 , an outer diameter of 2.0 mm of the ball 7 , a bridge circulation type and two circulating series. The ball rolling groove 4 the spindle shaft 3 is formed by rolling and by carburizing without any post processing as well as the ball screw nut 1 hardened.

Der Test wurde unter Bedingungen einer Doppelmuttergleichdruckart unter Benutzung einer Federbelastung, einer Axialbelastung von 690 N, einer Drehgeschwindigkeit von 500 U/min, Einweghub von 6 mm (Reziprokhub 12 mm), einer Umgebungstemperatur von 100°C unter einem Leuchtheizungssystem und einer Reziprokbewegungsgesamtanzahl von 200.000 (4 × 105 Umdrehungen) durchgeführt.
Tabelle 1 Mutterhärtung Mutter Nr. Erscheinung der Mutter Erweiterter Spaltbetrag (µm) Gebräuchliches Gasaufkohlen 1 Leichtes Schälen 3,0 2 Leichtes Schälen 4,0 3 Leichtes Schälen 4,0 4 Kein Schälen 2,0 Vakuumaufkohlen 1 Kein Schälen 1,0 2 Kein Schälen 1,5 3 Kein Schälen 1,0 4 Kein Schälen 0
Tabelle 2 Mutterhärtung Mutter Nr. Erscheinung der Spindelwelle Erscheinung der Kugel Gebräuchliches Gasaufkohlen 1 Kein Schälen Kein Schälen 2 Kein Schälen Kein Schälen 3 Kein Schälen Kein Schälen 4 Kein Schälen Kein Schälen Vakuumaufkohlen 1 Kein Schälen Kein Schälen 2 Kein Schälen Kein Schälen 3 Kein Schälen Kein Schälen 4 Kein Schälen Kein Schälen The test was conducted under conditions of a double-mother type of compression using a spring load, an axial load of 690 N, a rotation speed of 500 rpm, a one-way stroke of 6 mm (reciprocating stroke 12 mm), an ambient temperature of 100 ° C under a lighting heating system, and a total reciprocating number of 200,000 (4 × 10 5 turns).
Table 1 Mutterhärtung Mother no. Appearance of the mother Extended gap amount (μm) Common gas carburizing 1 Easy peeling 3.0 2 Easy peeling 4.0 3 Easy peeling 4.0 4 No peeling 2.0 vacuum carburizing 1 No peeling 1.0 2 No peeling 1.5 3 No peeling 1.0 4 No peeling 0
Table 2 Mutterhärtung Mother no. Appearance of the spindle shaft Appearance of the sphere Common gas carburizing 1 No peeling No peeling 2 No peeling No peeling 3 No peeling No peeling 4 No peeling No peeling vacuum carburizing 1 No peeling No peeling 2 No peeling No peeling 3 No peeling No peeling 4 No peeling No peeling

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, stellte sich heraus, dass bei vakuumaufgekohlten Muttern kein Schälen erzeugt war und der erweiterte Spaltbetrag auf unter 1,5 µm oder weniger im Vergleich zu gasaufgekohlten Muttern unterdrückt war, und dass die Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit ebenfalls verbessert ist. Zudem wurde nachgewiesen, wie in 2 gezeigt, dass keine Abnormalität, wie etwa Schälen, bei der Spindelwelle 3 und der Kugel 7 angetroffen wurde, und dass die vakuumaufgekohlten Muttern gewöhnlichen gasaufgekohlten Muttern überlegen sind.As apparent from Table 1, it was found that vacuum-carbonized nuts were not peeled and the expanded gap amount was suppressed to less than 1.5 μm or less as compared with gas carburized nuts, and that the fatigue and wear resistance is also improved. In addition, it was demonstrated how in 2 shown that no abnormality, such as peeling, in the spindle shaft 3 and the ball 7 and that the vacuum carburized nuts are superior to ordinary gas carburized nuts.

In der vorliegenden Erfindung wird das Abstrahlen nach der Wärmebehandlung auf die Kugelrollnut 2 angewendet. Das Abstrahlen ist ein Vorgang zur Ausführung einer Oberflächenbehandlung durch Auftreffen von pulverisierten Schleifmitteln auf Metall, Stein, Holz, Glas oder Harz usw. Es gibt zwei Arten von Abstrahlbehandlungen, d.h. eine Art, bei der die Schleifmittel durch Druckluft ausgeworfen werden, und die andere Art, bei der die Schleifmittel mechanisch durch Flügelräder usw. mit Hochgeschwindigkeitsdrehung ausgeworfen werden. Die Luftauswurfart, die Nadelspitzenauswurf ermöglicht, ist vorzuziehen. Zudem gibt es verschiedene Arten und Korngrößen von Schleifmitteln, wie etwa eine Aluminiumoxidfamilie, eine Stahlfamilie, eine Glasfamilie usw. Die Stahlfamilie ist in der vorliegenden Erfindung benutzt.In the present invention, the blasting after the heat treatment on the ball rolling groove 2 applied. Blasting is a process of performing a surface treatment by impact of powdered abrasives on metal, stone, wood, glass or resin, etc. There are two types of blast treatments, that is, one in which the abrasives are ejected by compressed air and the other in which the abrasives are mechanically ejected by impellers etc. at high speed rotation. The air ejection style, which enables needle tip ejection, is preferable. In addition, there are various kinds and grain sizes of abrasives, such as an alumina family, a steel family, a glass family, etc. The steel family is used in the present invention.

In der vorliegenden Erfindung ist es, da die Wärmebehandlung durch Vakuumaufkohlen erfolgt, möglich, die herkömmliche Kugelstrahlbehandlung auszuschließen. Zudem ist es möglich, Grate, die durch einen Schneidvorgang um die Kugelrollnut 2 oder die Brückenöffnung erzeugt sind, wirksam zu beseitigen. Dies ermöglicht, die Herstellungskosten der Kugelumlaufspindel zu senken und eine glatte Einführung des Brückenglieds 6 sowie eine gleichmäßige Zirkulation der Kugeln 7 zu erzielen. Grate können durch die Tumblerbehandlung anstelle der Kugelstrahlbehandlung beseitigt werden.In the present invention, since the heat treatment is carried out by vacuum carburizing, it is possible to eliminate the conventional shot peening treatment. It is also possible to create burrs by cutting around the ball rolling groove 2 or the bridge opening are created to effectively eliminate. This makes it possible to reduce the manufacturing cost of the ball screw and a smooth insertion of the bridge member 6 and a uniform circulation of the balls 7 to achieve. Burrs can be removed by the tumble treatment instead of the shot peening treatment.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben.The present invention has been described with reference to the preferred embodiment.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY

Die Kugelumlaufspindel der vorliegenden Erfindung ist besonders auf ein Fahrzeugautomatikgetriebe, eine elektrisch betriebene Bremse, elektrisch betriebene Servolenkung, ein Motorventilregelstellglied und außerdem auf elektrisch betriebene Stoßdämpfer und ein Stellglied zum Regeln einer Breite zwischen Scheiben von stufenlosen Getrieben anwendbar.The ball screw of the present invention is particularly applicable to a vehicular automatic transmission, an electric brake, an electric power steering, an engine valve control actuator, and also to electrically operated shock absorbers and an actuator for controlling a width between pulleys of continuously variable transmissions.

Figurenlistelist of figures

  • [1] Eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der Kugelumlaufspindel der vorliegenden Erfindung;[ 1 ] A longitudinal sectional view of an embodiment of the ball screw of the present invention;
  • [2] Eine Ablaufzeichnung, die Herstellungsschritte der Kugelumlaufspindel der vorliegenden Erfindung zeigt;[ 2 ] A flowchart showing manufacturing steps of the ball screw of the present invention;
  • [3] Eine erläuternde Ansicht, die einen Ausbildungsvorgang der Kugelrollnut der Mutter der vorliegenden Erfindung zeigt;[ 3 ] An explanatory view showing a formation process of the ball rolling groove of the nut of the present invention;
  • [4(a) bis 4(j)] sind vergrößerte Querschnittansichten, die jede einen Ausbildungsschritt der Kugelrollnut der Mutter der vorliegenden Erfindung zeigen;[ 4 (a) to 4 (j) ] are enlarged cross-sectional views each showing a step of forming the ball rolling groove of the nut of the present invention;
  • [5] Eine teilweise vergrößerte Ansicht, die die Kugelrollnut von 4 zeigt;[ 5 ] A partially enlarged view showing the ball rolling groove of 4 shows;
  • [6] Eine erläuternde Ansicht, die einen Schneidvorgang der Schulter der Kugelrollnut von 5 zeigt;[ 6 ] An explanatory view showing a cutting operation of the shoulder of the ball rolling groove of 5 shows;
  • [7] Eine Ablaufzeichnung, die Herstellungsschritte der Kugelumlaufspindelmutter des Stands der Technik zeigt; und[ 7 ] A flow chart showing manufacturing steps of the ball screw nut of the prior art; and
  • [8] Eine schematische Ansicht, die die Kugelstrahlbehandlung einer Mutter des Stands der Technik zeigt.[ 8th ] A schematic view showing the shot peening treatment of a prior art nut.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Muttermother
1a1a
Innenumfanginner circumference
2, 42, 4
Kugelrollnuteball rolling grooves
33
Spindelwellespindle shaft
3a3a
Außenumfangouter periphery
55
Verbindungsnutcommunicating
66
Brückengliedbridge member
77
KugelBullet
88th
universeller Drehmeißeluniversal turning tool
8a8a
Schneidkantecutting edge
99
Halterholder
1010
Schultershoulder
LL
geometrischer Mittelpunkt des Spitzenradius der Schneidkantegeometric center of the tip radius of the cutting edge
L1, L2, L3, L4, L5L1, L2, L3, L4, L5
Herstellungsschrittproduction step
OO
SchulterkrümmungsmitteShoulder center of curvature
P1, P2, P3, P4, P5P1, P2, P3, P4, P5
Herstellungsschrittproduction step
R1R1
Krümmungsradius der KugelrollnutRadius of curvature of the ball rolling groove
R2R2
Spitzenradius der SchneidkanteTip radius of the cutting edge
rr
SchulterkrümmungsradiusShoulder radius of curvature
WW
Werkstückworkpiece

Claims (3)

Kugelumlaufspindel, aufweisend: - eine Mutter (1), die an ihrem Innenumfang (1a) mit einer wendelförmigen Kugelrollnut (2) ausgebildet ist; - eine Spindelwelle (3), die an ihrem Außenumfang (3a) mit einer wendelförmigen Kugelrollnut (4) ausgebildet ist und in die Mutter (1) eingeführt ist; und - eine Anzahl von Kugeln (7), die innerhalb eines Kugelrolldurchgangs, der durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute (2) bzw. (4) der Mutter (1) bzw. der Spindelwelle (3) ausgebildet ist, rollbar enthalten sind, wobei die Mutter (1) aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt ist, und dass die Kugelrollnut (2) ohne jegliche Nachbearbeitung durch Schneiden ausgebildet und durch Vakuumaufkohlen oberflächengehärtet ist, dadurch gekennzeichnet, das s die Spindelwelle (3) aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt ist und die Kugelrollnut (4) durch Walzen ausgebildet und durch Vakuumaufkohlen ohne jede Nachbearbeitung oberflächengehärtet ist.A ball screw, comprising: - a nut (1) formed on its inner periphery (1a) with a helical ball rolling groove (2); - A spindle shaft (3) which is formed on its outer periphery (3a) with a helical ball rolling groove (4) and in the nut (1) is inserted; and - a plurality of balls (7) rollably contained within a ball rolling passage formed by oppositely disposed helical ball rolling grooves (2) and (4) of the nut (1) and the spindle shaft (3), respectively (1) is made of case hardened steel, and that the ball rolling groove (2) is formed by cutting without any post processing and surface hardened by vacuum carburizing, characterized in that the spindle shaft (3) is made of case hardened steel and the ball rolling groove (4) passes through Rolls formed and surface hardened by vacuum carburizing without any post-processing. Verfahren zum Herstellen einer Kugelumlaufspindel, aufweisend: - eine Mutter (1), die an ihrem Innenumfang (1a) mit einer wendelförmigen Kugelrollnut (2) ausgebildet wird; - eine Spindelwelle (3), die an ihrem Außenumfang (3a) mit einer wendelförmigen Kugelrollnut (4) ausgebildet wird und in die Mutter (1) eingeführt wird; und - eine Anzahl von Kugeln (7), die innerhalb eines Kugelrolldurchgangs, der durch gegenüberliegend angeordnete, wendelförmige Kugelrollnute (2) bzw. (4) der Mutter (1) bzw. der Spindelwelle (3) ausgebildet wird, rollbar enthalten sind, wobei die Mutter (1) aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt wird, und dass die Kugelrollnut (2) durch Schritte des Schneidens unter Benutzung eines universellen Drehmeißels und des Vakuumaufkohlens ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtgestaltung der Kugelrollnut (2) unter Benutzung eines universellen Drehmeißels (8) mit einer Schneidkante (8a), deren Spitzenradius (R2) kleiner als ein Krümmungsradius (R1) der Kugelrollnut (2) ist, durch Bewegen des universellen Drehmeißels (8) mehrmals um eine wirksame Länge der Kugelrollnut (2) und durch anschließendes jeweiliges Verschieben des Bewegungspfads des universellen Drehmeißels (8) entlang einer Kreisbogenrichtung einer Querschnittgestaltung der Kugelrollnut (2) ausgebildet wird.A method of manufacturing a ball screw, comprising: - a nut (1) formed on its inner periphery (1a) with a helical ball rolling groove (2); a spindle shaft (3) formed on its outer periphery (3a) with a helical ball rolling groove (4) and inserted into the nut (1); and - a number of balls (7) which are rollably contained within a ball rolling passage formed by oppositely disposed helical ball rolling grooves (2) and (4) of the nut (1) and the spindle shaft (3), respectively the nut (1) is made of case hardened steel, and that the ball rolling groove (2) is formed by steps of cutting using a universal turning tool and vacuum carburizing, characterized in that an overall design of the ball rolling groove (2) is made using a universal turning tool (Fig. 8) having a cutting edge (8a) whose tip radius (R2) is smaller than a radius of curvature (R1) of the ball rolling groove (2) by moving the universal turning tool (8) several times an effective length of the ball rolling groove (2) and thereafter respectively Moving the movement path of the universal turning tool (8) along a circular arc direction of a cross-sectional configuration of the ball rolling groove (2) is formed becomes. Verfahren zum Herstellen einer Kugelumlaufspindel nach Anspruch 2, wobei die Kugelrollnut durch Abstrahlen oder eine Tumblerbehandlung nach dem Vakuumaufkohlen bearbeitet wird.Method for producing a ball screw after Claim 2 wherein the ball rolling groove is machined by blasting or tumble treatment after vacuum carburizing.
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